BaTiO3의 조성과 첨가제에 따른 물성 변화

1. 서론 (Introduction) BaTiO3는 강유전성을 띠는 산화물로 알려져 있다. 온도가 1460℃ 이하일 때에는 육방정 (hexagonal) 구조를 취하다가 1460℃ 이상일 때에는 perovskite 구조로 상전이가 발생하게 된다. 그림에서 보듯이 perovskite 구조 내에서 BaTiO3는 여러 가지 다른 동질 이상 (polymorphism)을 갖는다. 온도 120℃ 이상에서는 상유전(paraelectric) 특성을 나타내는 입방정(cubic) 구조가 안정하지만, 120℃ 아래로 온도가 떨어지면서 정방정(tetragonal) 구조를 띠게 된다. 정방정 구조를 띠게 되면서 강유전성(ferroelectric)을 나타내게 된다. 이렇게 120℃를 기준으로 상유전성에서 강유전성으로 성질이 바뀌는데 이러한 온도를 Curie 온도(Tc)라고 한다. 유전성을 나타내는 유전상수 (dielectric constant)는 온도가 증가함에 따라서 증가하다가 Tc에서 최대값을 갖게 되고, Tc 이상의 상유전 영역에서는 온도에 반비례하는 다음과 같은 식이 성립한다. 이 식을 Curie-Wiess 법칙이라고 한다. 이와 같은 전기적 특성을 갖는 BaTiO3의 유전율은 상온에서 일반적으로 2000-3000 사이의 값을 갖게 되고, BaTiO3 결정립의 크기 혹은 불순물 등에 의해서 영향을 받는다. 이번 실험에서는 순수 BaTiO3와 MgO를 제조 공정에 첨가시킨 것, Ca와 Ti를 각각 Ba와 Ti 자리에 치환시킨 것, Ba 과잉 그리고 Ti 과잉 조성을 고상법을 이용하여 제조하고, 각 조성의 물리적 특성을 알아보면서 순수 BaTiO3와 비교하여 본다. 비교를 위해서는 우선 XRD를 이용하여 조성에 따른 변화를 고찰하고, 두 번째로 시편의 소결밀도를 측정한다. 겉보기 기공률, 흡수률, 겉보기 밀도, 부피밀도를 계산하여 전체적인 변화…
비교를 위해서는 우선 XRD를 이용하여 조성에 따른 변화를 고찰하… 2. 문헌연구 I. 고상법